復(fù)合絕緣子機(jī)械拉伸負(fù)荷-時間試驗原理

引言

復(fù)合絕緣子機(jī)械拉伸負(fù)荷——時間試驗的背景和所收集到的試驗資料，在A. 5參考文獻(xiàn)〔1〕中。 通常，承受機(jī)械負(fù)荷的復(fù)合絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度隨時間而降低，降低程序取決于負(fù)荷的大小和持續(xù)時 間，這是由于芯棒所使用的材料與傳統(tǒng)的絕緣子相反，通常有蠕變的傾向。

復(fù)合絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度與負(fù)荷施加時間的對數(shù)關(guān)系曲線可以假定為一條具有負(fù)值斜率的直線。時 間刻度按對數(shù)關(guān)系刻度。一等長區(qū)段的兩界限間的比為10（如1 min?10 min）。

在線路的使用壽命內(nèi)，施加到絕緣子上的負(fù)荷也可以用類似的方法表示為負(fù)荷——時間值。 本試驗的目的是可以讓使用者檢驗在線路使用期，估計平均50年內(nèi)預(yù)期負(fù)荷下絕緣子機(jī)械耐 受——時間曲線的狀況。

本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了以下兩種試驗：

——設(shè)計試驗:“芯棒負(fù)荷——時間試驗”，以檢驗絕緣子強(qiáng)度——時間曲線的*斜率（見5.2）； ——型式試驗:“機(jī)械負(fù)荷——時間試驗”，其目的是檢驗絕緣子在經(jīng)受0. 7倍規(guī)定機(jī)械負(fù)荷持續(xù) 96小時后的規(guī)定機(jī)械負(fù)荷（SML）（見6.4）.

此設(shè)計和型式試驗可以證實絕緣子的強(qiáng)度一時間曲線具有一個能接受的*斜率，并且可以證 實絕緣子耐受住了制造者給出的額定機(jī)械負(fù)荷。A.4中給出了根據(jù)使用者要求的負(fù)荷和保證值（斜率 和額定機(jī)械負(fù)荷）來選擇絕緣子的例子。

設(shè)計試驗：芯棒負(fù)荷-時間試驗（圖A. 1）

負(fù)荷/ %

1 min破壞負(fù)荷

圖A. 1絕緣子的強(qiáng)度-時間曲線斜率的檢驗

本試驗的目的是檢查絕緣子強(qiáng)度與時間的對數(shù)關(guān)系曲線的斜率是否不大于某一規(guī)定值。

通常，該曲線的斜率沒有規(guī)定。但實際上常見的*值在（5%?7%）1 min破壞負(fù)荷時間對數(shù) 刻度。

為了安全起見，同意規(guī)定此強(qiáng)度——時間曲線的斜率不得超過8%芯棒1 min破壞負(fù)荷時間對數(shù) 刻度。

求得該斜率的*簡單辦法是做兩個機(jī)械破壞負(fù)荷試驗：一個是在1 min期間的，另一個是在96 h 期間的。但是，要預(yù)知能給出平均破壞時間為96h的負(fù)荷是很難的。這是因為，對于相同的1 min破 壞負(fù)荷，如果曲線的斜率是6%而不是8%,則按96 h試驗8%斜率算岀的這個負(fù)荷要維持到平均10個 星期。

因此，做這一試驗的實際方法是，首先做1 min破壞負(fù)荷試驗，然后再做96 h耐受試驗，從中再估 算出96 h破壞負(fù)荷。

注：96 h持續(xù)時間實際上是根據(jù)其位于對數(shù)坐標(biāo)中1 min?50年的中間位置并考慮一些試驗室的具體做法而選 取的。

 1 min破壞負(fù)荷試驗

1 min平均破壞負(fù)荷（M’Q和該數(shù)值分散性的標(biāo)準(zhǔn)偏差（處）二者是必要的，后者用來計算96 h耐受值。

通常是做3只絕緣子的1 min破壞負(fù)荷試驗并算出其平均值（M_av）_o然后選取一個定值作為其標(biāo) 準(zhǔn)偏差。按目前上的經(jīng)驗，建議此值但是，如果對某一等級絕緣子進(jìn)行了較大數(shù) 量的試驗（超過10次），則可以算出處的真實值并用來確定96 h耐受值。

 96 h耐受試驗

為了檢驗強(qiáng)度曲線的斜率不超過每時間對數(shù)刻度8%Mw，取平均96 h破壞負(fù)荷（M₉₆）至少等于 0.7 Mg就足夠。

事實上：

96 h = 5 760 min = 3. 76時間對數(shù)刻度

因此：

M₉₆-M_bv（1-3. 76X0. 08）=0. 7 M_svc

因而相應(yīng)于試驗通過概率為90%的96 h耐受負(fù)荷可以從高斯分布算得，該統(tǒng)計表給出：

對于1次試驗：Mg—1.282緜

對于2次試驗：M對一1. 645^

對于3次試驗:M^-1.820^

對于3只被試絕緣子取知=0.08 M",則96 h耐受值為：

0. 7 820X0. 08）=0. 60 M_av

如果3只絕緣子均通過了此試驗,則平均96 h破壞負(fù)荷至少等于0.7 的概率為90% ,且絕緣子

強(qiáng)度曲線的斜率等于或小于每時間對數(shù)刻度8% M_avo

型式試驗：機(jī)械負(fù)荷-時間試驗

本試驗的目的是檢驗絕緣子的額定機(jī)械負(fù)荷，同時考慮負(fù)荷的累積效應(yīng)。為此首先施加0. 7倍額 定機(jī)械負(fù)荷，持續(xù)96 h,然后施加額定機(jī)械負(fù)荷持續(xù)1 min。

選取0. 7倍額定機(jī)械負(fù)荷值進(jìn)行96 h耐受試驗,是因為它對應(yīng)于已由設(shè)計試驗檢驗過的絕緣強(qiáng)子 強(qiáng)度一時間曲線的保證斜率每時間對數(shù)刻度8% （見A.2.2）。

用戶可利用從本試驗得到的信息來校核絕緣子機(jī)械耐受特性是否位于線路預(yù)期負(fù)荷之上。

設(shè)計和型式試驗結(jié)果的使用

用戶的負(fù)荷-時間直線（圖A.2）

在線路的壽命期內(nèi)，作用在絕緣子上的負(fù)荷可以初步近似地由類似于復(fù)合絕緣子機(jī)械強(qiáng)度-時間曲 線的形式用一直線來表示。

如圖A.2中所示的直線可由用戶根據(jù)下面定義的拉伸負(fù)荷OML、EML、MML對應(yīng)于時間對數(shù)刻

度來繪出。 

圖A.2使用者負(fù)荷-時間直線

 常規(guī)機(jī)械負(fù)荷(OML)

常規(guī)機(jī)械負(fù)荷代表了在無冰的情況下，導(dǎo)線、金具、間隔棒等組成的絕緣子懸垂組重量或是耐張組 中導(dǎo)線的拉伸負(fù)荷,并考慮到*常見的溫度和*常見的風(fēng)速。這個負(fù)荷和相應(yīng)的溫度應(yīng)由用戶根據(jù)* 普遍的運(yùn)行條件來確定。

 超常規(guī)機(jī)械負(fù)荷(EML)

超常規(guī)機(jī)械負(fù)荷是指整套裝置預(yù)計在整個壽命期內(nèi)總計*長持續(xù)期間為一周的負(fù)荷。

此負(fù)荷和相應(yīng)的溫度應(yīng)由用戶根據(jù)運(yùn)行條件來確定。EML要超過上面定義的OML_o并假定在此 超常規(guī)負(fù)荷下絕緣子將不會出現(xiàn)*變形。

*機(jī)械負(fù)荷(MML)

此負(fù)荷是指絕緣子在整個壽命期，且是很短時間內(nèi)(例如1 min)可能承受到的*負(fù)荷，并高于超 常規(guī)機(jī)械負(fù)荷。

注：在絕緣子使用期內(nèi)，在此負(fù)荷下絕緣子不應(yīng)發(fā)生機(jī)械上的分離，但允許出現(xiàn)*變形。

用戶的負(fù)荷時間直線的覆定以及與絕緣子的機(jī)械耐受時間曲線的比較

確定用戶的負(fù)荷-時間直線僅需兩個負(fù)荷，而且足以檢査第三個負(fù)荷點是否落在該直線上或在其 下面。

這些負(fù)荷是用戶根據(jù)運(yùn)行條件確定的，如果用戶知道實際負(fù)荷的累計頻度曲線，即可直接采用此曲線。如果確定負(fù)荷-時間直線*點的負(fù)荷按主管部門規(guī)定的基本負(fù)荷，加上安全因數(shù)進(jìn)行確定，則該 負(fù)荷可按其預(yù)期時間長度在圖表上標(biāo)出。確定負(fù)荷-時間直線的第二個點的負(fù)荷仍是常規(guī)機(jī)械負(fù)荷 (OML)_o

很明顯，也可用其他方式繪制此直線。

絕緣子機(jī)械耐受-時間曲線(圖A. 3)定義了一個特定負(fù)荷可以施加的時間，而在隨后進(jìn)行的1 min 機(jī)械負(fù)荷試驗時，高于額定機(jī)械負(fù)荷破壞的概率很高。

在短于50年的運(yùn)行期內(nèi)，機(jī)械耐受-時間曲線均應(yīng)高于負(fù)荷-時間直線。

示例

作為對使用者的指導(dǎo)，通常的做法是在某一溫度或非的氣候條件下使用以下已定義的各機(jī)械 負(fù)荷值間的比值：如MML取為單元值(L 0),EML大約可取為0. 6,而OML取在0. 2和0. 33之間。 這些比值基于予期約50年壽命期。在*壞的情況下取OML=0. 33XMML,此負(fù)荷-時間直線的*小 

圖A.3使用負(fù)荷-時間直線與絕緣子耐受-時間曲線間的比較

斜率為每時間對數(shù)刻度9%MML°

圖A. 3示岀了用戶的負(fù)荷-時間直線和由設(shè)計試驗和型式試驗驗證過的絕緣子的機(jī)械耐受-時間曲 線間的比較。

參考文獻(xiàn)

m “復(fù)合絕緣子*低要求的技術(shù)依據(jù)”。大電網(wǎng)會議工作組22.10“復(fù)合絕緣子”提出的報告, Electra No 88,1983 年 5 月。